NRLB: ученые пришли к новому алгоритму расшифровки сложных участков генома
Геном человека содержит огромное количество информации, касающейся как общей архитектуры организма, так и предрасположенности к неврологическим и наследственным заболеваниям. Однако даже для специалистов-генетиков многие участки ДНК остаются недостаточно изученными: мы осознаем их значимость, но механизмы их функционирования до конца не раскрыты.
Ученые из Колумбийского университета разработали инновационный вычислительный метод, позволяющий декодировать сложные сегменты генома. Основное внимание исследователей было уделено Hox-генам, регулирующим ранние стадии эмбрионального развития. Эти гены не работают напрямую, а влияют на экспрессию других генов через транскрипционные факторы — специализированные белки, взаимодействующие с определенными последовательностями ДНК.
Ранее предполагалось, что каждый транскрипционный фактор регулирует ограниченный круг генов. Однако новейшие исследования продемонстрировали, что Hox-белки способны взаимодействовать с широким спектром ДНК-последовательностей, включая слабые, но критически важные для биологических процессов связи.
Для изучения этих взаимодействий ранее применялся метод SELEX, выявляющий подходящие фрагменты ДНК in vitro и анализирующий их с помощью компьютерных технологий. Однако данный метод не охватывал все возможные взаимодействия, так как некоторые реальные связи не соответствовали существующим моделям.
Новый алгоритм NRLB (No Read Left Behind — "ничего не оставить без внимания") позволяет анализировать все возможные взаимодействия белков с ДНК, включая даже слабые связи. По заявлению одного из разработчиков, доктора Буссемейкера, NRLB обеспечивает точное предсказание участков ДНК, взаимодействующих с конкретными транскрипционными факторами, учитывая как сильные, так и слабые связи, что способствует более глубокому пониманию молекулярных механизмов регуляции генов в живых клетках.
Особую значимость имеют регионы, связанные с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона, а также с психическими расстройствами, такими как шизофрения и аутизм. Алгоритм NRLB позволяет определить, какие транскрипционные факторы регулируют эти зоны и как они влияют на экспрессию соответствующих генов. Доктор Манн отмечает, что данное достижение представляет собой важный шаг на пути к разработке методов интервенции, направленных не только на выявление генетического риска, но и на его смягчение через регуляцию экспрессии генов на уровне ДНК.